Как посчитать вес зная объем
Расчёт массы по плотности и объёму: теория, формулы, примеры задач
Содержание:
Все замечали, что одинаковые тела, сделанные из различных материалов, обладают разной массой. В единице объёма, например, древесины, концентрируется меньший вес, чем в металле. Литровая банка гречневой крупы весит около 800 г, а воды – 1 кг. Объясним подобное явление, покажем, как проводить расчет массы тел по плотности и объему.
Теоретическая выкладка
Ещё в Древней Греции учёные знали формулу определения объема вещей в зависимости от массы и плотности. Так Архимед открыл закон, названный его именем. Почему же ведро с водой поднять заметно легче, чем с песком? Всё объясняется различной плотностью веществ. В единице объёма песка больше вещества, чем в воде, значит, он плотнее жидкой субстанции.
Структура практически всех окружающих субстанций неравномерна, а значит, и концентрация массы в единице веществ отличается, но незначительно. В задачах этой разницей пренебрегают.
Плотностью называется величина, получаемая вследствие разделения массы объекта на занимаемое им пространство. В физике имеет вид:
ρ = m/V, ρ – читается как «ро».
В физике существует несколько трактовок или типов плотностей:
Относительно к газам формула видоизменяется:
ρ = M / Vm, здесь, M и Vm – молярные масса с объёмом соответственно.
Особенности
Реальную плотность вычисляют из кажущейся (насыпной) через определённый на практике коэффициент – исключает пустоты.
С ростом температуры плотность вещества снижается, хотя есть исключения, например, вода. При 4 °C она наиболее плотная, при охлаждении и нагреве значение снижается, причём лёд легче воды в жидком состоянии.
Задачи
Воспользуемся формулой массы через её плотность и объем:
Кубические сантиметры переведём в метры: 34,8 cм 3 = 0,00348 м 3 – запятая переносится на 4 знака левее или число делится на 10 000.
m = 2400 * 0,00348 = 8,352 кг.
Вычислить вес сухого дубового бруса длиной 3 м с квадратным сечением 10 × 10 см.
Для формулы массы тела (вещества) через плотность нужно высчитать объём бруса – параллелепипеда.
ρ дуба зависит от его влажности, сухим принято считать пиломатериал с влажностью ниже 20%. Из таблицы ρ равняется не более 720 кг/м3.
Упростим формулу: m = S * l * ρ = a * a * l * ρ = a 2 * l * ρ.
Подставляем значения: m = 0,1 2 * 3 * 720 = 21,6 кг.
Формула массы через плотность и объем является одной из базовых формул физики, изучаемых в рамках школьной программы еще в седьмом классе. Она пригодится в решении многих задач.
Формула зависимости массы от объема и плотности
Для того, чтобы найти плотность жидкости или твердого вещества, существует базовая формула: плотность равна массе, поделенной на объем.
Записывается это так:
И из нее можно вывести еще две формулы.
Формулу для объема тела:
А также формулу для расчета массы:
Как видите, запомнить последнюю очень легко: это единственная формула, где две единицы нужно умножить.
Для запоминания этой зависимости можно использовать рисунок в виде «пирамидки», разделенной на три секции, в вершине которой находится масса, а в нижних углах – плотность и объем.
Несколько иначе обстоят дела с газами. Рассчитать их вес гораздо сложнее, так как у газов нет постоянной плотности: они рассеиваются и занимают весь доступный им объем.
Для этого пригодится понятие молярной массы, которую можно найти, сложив массу всех атомов в формуле вещества при помощи данных из периодической таблицы.
Вторая единица, которая нам понадобится – количество вещества в молях. Его можно вычислить по уравнению реакции. Подробнее об этом можно узнать в рамках курса химии.
Другой способ нахождения мольного количества – через объем газа, который нужно поделить на 22,4 литра. Последнее число – это объемная постоянная, которую стоит запомнить.
В итоге, зная две предыдущие величины, мы можем определить массу газа:
где M – это молярная масса, а n – количество вещества.
Результат получится в граммах, поэтому для решения физических задач важно не забыть перевести его в килограммы, поделив на 1000. Числа в этой формуле часто могут оказываться достаточно сложными, поэтому для вычислений может понадобиться калькулятор.
Еще один нестандартный случай, с которым можно столкнуться – необходимость найти плотность раствора. Для этого существует формула средней плотности, построенная аналогично формулам других средних величин.
Для двух веществ посчитать ее можно так:
Также из этой формулы можно вывести несколько других в зависимости от того, какие из величин известны по условию задачи.
Таблица плотности некоторых веществ
Плотность многих веществ известна заранее и легко находится по соответствующей таблице.
В работе с ней важно обращать внимание на размерности и не забывать о том, что все данные собраны при нормальных условиях: комнатной температуре в 20 градусов Цельсия, а также определенном давлении, влажности воздуха и так далее.
Плотности других, более редких веществ можно найти онлайн.
Как минимум одно из значений плотности стоит запомнить, так как оно часто появляется в задачах. Это плотность воды – 1000 кг/м3 или 1 г/см3.
Примеры решения задач
Задача 1
Условие: имеется алюминиевый брусок со сторонами 3, 5 и 7 сантиметров. Какова его масса?
Найдем объем бруска:
V = 3 * 5 * 7 = 105 см 3 ;
Табличное значение плотности алюминия: 2800 кг/м 3 или 2,8 г/см 3 ;
Вычислим массу бруска:
Задача 2
Задача по смежной теме.
Условие: сколько энергии потребуется для того, чтобы довести воду комнатной температуры (20 градусов Цельсия) из стакана (ёмкость 200 мл) до температуры кипения?
m = 200 * 1 = 200 г = 0,2 кг;
Q = 4200 * 0,2 * (100 – 20) = 67200 Дж = 67,2 кДж.
Задача 3
Задача с молярной массой.
Условие: найдите массу CO2 при объеме в 5,6 л.
Найдем молярную массу CO2 :
M = 12 + 16 * 2 = 44 г/моль;
Найдем количество вещества через объем:
n = 5,6 / 22,4 = 0,25 моль;
Формула массы через плотность и объем — примеры вычислений
Формула массы через плотность и объем является одной из базовых формул физики, изучаемых в рамках школьной программы еще в седьмом классе. Она пригодится в решении многих задач.
Формула зависимости массы от объема и плотности
Для того, чтобы найти плотность жидкости или твердого вещества, существует базовая формула: плотность равна массе, поделенной на объем.
Записывается это так:
И из нее можно вывести еще две формулы.
Формулу для объема тела:
А также формулу для расчета массы:
Как видите, запомнить последнюю очень легко: это единственная формула, где две единицы нужно умножить.
Для запоминания этой зависимости можно использовать рисунок в виде «пирамидки», разделенной на три секции, в вершине которой находится масса, а в нижних углах – плотность и объем.
Несколько иначе обстоят дела с газами. Рассчитать их вес гораздо сложнее, так как у газов нет постоянной плотности: они рассеиваются и занимают весь доступный им объем.
Для этого пригодится понятие молярной массы, которую можно найти, сложив массу всех атомов в формуле вещества при помощи данных из периодической таблицы.
Вторая единица, которая нам понадобится – количество вещества в молях. Его можно вычислить по уравнению реакции. Подробнее об этом можно узнать в рамках курса химии.
Другой способ нахождения мольного количества – через объем газа, который нужно поделить на 22,4 литра. Последнее число – это объемная постоянная, которую стоит запомнить.
В итоге, зная две предыдущие величины, мы можем определить массу газа:
где M – это молярная масса, а n – количество вещества.
Результат получится в граммах, поэтому для решения физических задач важно не забыть перевести его в килограммы, поделив на 1000. Числа в этой формуле часто могут оказываться достаточно сложными, поэтому для вычислений может понадобиться калькулятор.
Еще один нестандартный случай, с которым можно столкнуться – необходимость найти плотность раствора. Для этого существует формула средней плотности, построенная аналогично формулам других средних величин.
Для двух веществ посчитать ее можно так:
Также из этой формулы можно вывести несколько других в зависимости от того, какие из величин известны по условию задачи.
Таблица плотности некоторых веществ
Плотность многих веществ известна заранее и легко находится по соответствующей таблице.
В работе с ней важно обращать внимание на размерности и не забывать о том, что все данные собраны при нормальных условиях: комнатной температуре в 20 градусов Цельсия, а также определенном давлении, влажности воздуха и так далее.
Плотности других, более редких веществ можно найти онлайн.
Как минимум одно из значений плотности стоит запомнить, так как оно часто появляется в задачах. Это плотность воды – 1000 кг/м3 или 1 г/см3.
Примеры решения задач
Задача 1
Условие: имеется алюминиевый брусок со сторонами 3, 5 и 7 сантиметров. Какова его масса?
Найдем объем бруска:
V = 3 * 5 * 7 = 105 см 3 ;
Табличное значение плотности алюминия: 2800 кг/м 3 или 2,8 г/см 3 ;
Вычислим массу бруска:
Задача 2
Задача по смежной теме.
Условие: сколько энергии потребуется для того, чтобы довести воду комнатной температуры (20 градусов Цельсия) из стакана (ёмкость 200 мл) до температуры кипения?
m = 200 * 1 = 200 г = 0,2 кг;
Q = 4200 * 0,2 * (100 – 20) = 67200 Дж = 67,2 кДж.
Задача 3
Задача с молярной массой.
Условие: найдите массу CO2 при объеме в 5,6 л.
Найдем молярную массу CO2 :
M = 12 + 16 * 2 = 44 г/моль;
Найдем количество вещества через объем:
n = 5,6 / 22,4 = 0,25 моль;
Калькулятор массы
Для различных изделий сложной формы и профиля, с наличием прорезей и отверстий очень трудно рассчитать вес, а это очень важный момент – для транспортировки, для расчета монтажных параметров, для конструкторской документации и других целей. Процесс взвешивания также представляет собой сложности, особенно, когда изделия крупногабаритные – например, трубы, валы, турбины, металлические или деревянные конструкции, изделия из бетона и железобетона и т.д., или же вес небольшой детали, но сложной конфигурации.
Но, узнать точную массу таких изделий можно гораздо проще на нашем сайте
Мы предлагаем Вашему вниманию универсальный интерактивный калькулятор массы для самостоятельного расчета массы изделий самой разной формы из материалов цилиндрической или листовой формы. Его особенность в том, что он позволяет узнать вес детали или изделия не только из металлопроката и сплавов, но и любых других материалов: дерева и МДФ, пластиков и полимеров, бумаги, картона, резины, бетона, кирпича. Сделать это можно просто внеся габаритные показатели детали с вычетом размеров отверстий и прорезей, а также, величину коэффициента плотности материала, из которого деталь изготовлена. Точные данные можно найти в представленной рядом таблице.
Масса цилиндрической детали рассчитывается следующим образом:
• В соответствующие поля калькулятора массы внести размерные показатели: диаметр, длину и справочную плотность материала – калькулятор рассчитает общую массу изделия.
• Второй шаг – если на изделии есть выступы, ступени – надо добавить их габариты.
• И третий шаг – вычесть размеры отверстий, выемок, прорезей.
• Результат – точная расчетная масса цилиндрической детали.
Масса детали из листа рассчитывается следующим образом:
• В соответствующие поля калькулятора массы внести размерные показатели: ширину, длину, толщину и справочную плотность материала – калькулятор рассчитает общую массу изделия.
• Второй шаг – если на изделии есть выступы – надо добавить их габариты.
• И третий шаг – вычесть размеры прямоугольных или круглых отверстий.
• Результат – точная расчетная масса детали из листа.
Наш калькулятор массы изделий будет полезен как конструктору, так и для заказчиков, ведь он позволяет очень быстро и почти со 100%-точностью получить необходимые данные относительно веса изделия без сложных математических расчетов и процедуры взвешивания.
Обратите внимание, что по умолчанию в калькуляторе стоит масса марки стали 40 ГОСТ 1050-88.
Как рассчитать объемный вес груза?
Транспортные компании перед тем, как принять и оформить заказ, стараются получить от клиента больше информации о товарах, которые требуется доставить. И довольно часто в разделе «вес» указывают только фактическую массу груза, при этом игнорируя некоторые важные данные, например, объемную характеристику тары. Однако это в корне неправильно, поскольку в таком случае весь объем груза может просто не уместиться в кузов автомобиля. Поэтому в грузоперевозках используется объемный вес перевозимых груза.
Что такое объемный вес перевозимых грузов?
Как известно, физическая плотность различна у твердых и жидких веществ. В связи с этим товары, которые имеют одинаковый вес, но различный объем могут занимать различное пространство в кузове транспортного средства. За эталонную единицу считают дистиллированную воду: 1 кубический метр равен весу в 1 тонну.
В морских перевозках, в первую очередь, принимают во внимание объем транспортируемого груза. А в авиаперевозках, наоборот, важен вес перевозимых изделий. Что касается автомобильных перевозок, то здесь необходимо принимать во внимание оба показателя.
В международных грузоперевозках довольно часто можно встретить такой термин, как «Stowage Factor», что переводится как коэффициент укладки.
Согласно данному признаку все грузы можно разделить на несколько групп:
Согласно данной классификации объемный вес зерна (пшеницы) имеет коэффициент 1,66 (1 куб.м. с весом 660 кг) относят к категории объемных грузов, в то время как железная руда, имеющая коэффициент 0,33, относят к тяжелым грузам.
При расчетах расположения тар, в которых перевозят изделия, иногда берут в расчет такой показатель как «погрузочный метр». Поскольку ширина большегруза не превышает 2,4 м, то под вышеназванным термином понимают метр длины большегруза, площадь которого находится в пределах 2,4 кв.м.
Как рассчитывать объем и вес груза?
В грузоперевозках крайне необходимо рассчитывать объемный вес перевозимого груза. Благодаря этому удается правильно и рационально разместить все транспортные тары. Такой точный расчет объемного груза может не потребоваться только в нескольких случаях. Так, для перевозки тяжелых видов грузов достаточно учесть вес металлопроката, разнообразного промышленного типа устройств, а также катушек с кабелем.
При транспортировке листов металлопроката, швеллеров и балок большегрузы не загружают до предела, а исходят от веса изделий и грузоподъемности грузового средства.
А те грузы, которые относятся к легким, могут полностью заполнять большегруз, а вес при этом особого значения не имеет. Иногда допустимо снять тент и максимально использовать кузов автотранспортного средство. Так, например, перевозят солому в тюках, хлопок (не переработанный тип), спрессованный пластик и др. Каждый квалифицированный водитель должен знать какие стандарты имеет прицеп его транспортного средства.
С помощью простой арифметики можно рассчитать, какой максимальный объем и масса груза может перевозиться на определенном типе транспортного средства.
Чаще всего, производя расчеты, делят габариты одного транспортного места на 5 000. В результате получают объемный вес груза в килограммах. Для того, чтобы самостоятельно определить объемный вес однородных видов грузов, достаточно перемножить размеры используемой тары (длина, высота, ширина), выраженные в см, и разделить все на 5 000.
Приблизительный подсчет выручает в тех случаях, когда требуется подсчитать объемный вес таких грузов как: полуфабрикаты, коробки с обувью, мебельные гарнитуры, объемное оборудование, используемое для бытовых нужд.
Расчет объемного веса, как правило, поручает производить диспетчеру грузоперевозок либо специалистам экспедиторской фирмы.
Чаще всего клиенты транспортной компании не заботятся проблемой подсчетов объемного веса перевозимых изделий. Это может привезти к тому, что заказанный груз может быть больше указанного веса. Что в свою очередь приведет к тому, что он просто не поместится в транспортное средство, которое было отведено под данный заказ.
При перевозке попутных типов грузов также очень важно правильно рассчитать объемный вес. Это необходимо для того, чтобы оценить, сколько товаров сможет дополнительно вместиться в транспортное средство.